JP6880471B2 - 高周波信号伝送用ケーブル - Google Patents

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Description

本発明は、高周波信号伝送用ケーブルに関する。
近年、生産性向上対策として人協働型ロボットや小型多関節ロボットをはじめとする産業用ロボット(以下、ロボット)の市場が拡大している。このようなロボットに使用されるロボットケーブルとして、ロボットの可動部に配線される可動部用ケーブルと、ロボットと制御機器とを接続する固定部用ケーブルとが用いられている。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献1がある。
特許第3671729号公報
固定部用ケーブルでは、例えば、25m〜100m程度の長距離の伝送を行う場合がある。近年では、ロボットの可動部に設置されたカメラで撮影された映像信号等の高周波信号(例えば、10MHz〜6GHzの帯域)を超高速で遠隔地へ長距離伝送することにより、遠隔地の利用者がリアルタイムにロボットの操作状況を確認できることが要求されている。そのため、ロボットと制御機器とを接続する固定部用ケーブルでは、上述した高周波信号(特に、1.25GHz〜6GHz等の数GHzの帯域)を長距離伝送できる伝送特性を備えた高周波信号伝送用ケーブル(例えば、同軸ケーブル)の適用が検討されている。
このような長距離伝送するための高周波信号伝送用ケーブルとして、樹脂層上に銅箔を設けた銅テープ等のテープ部材を外部導体に用いた同軸ケーブルを適用することが考えられ得る。しかしながら、このような高周波信号伝送用ケーブルにおいて、銅テープ等のテープ部材を絶縁体の全周囲に螺旋状に巻付けた場合では、所定の周波数帯域(例えば数GHzの帯域)で急激な減衰が生じるサックアウトと呼ばれる現象が発生してしまう。そのため、このような構造の高周波信号伝送用ケーブルでは、上述した数GHzの帯域の高周波信号を長距離伝送することが難しい。
また、長距離伝送するための固定部用ケーブルに用いられる高周波信号伝送用ケーブルとして、特許文献1に示されているような絶縁体の全周囲に当該絶縁体と密着した状態でテープ部材を縦添え巻きした同軸ケーブルを用いた場合では、ロボットから制御機器までの長距離を引き回して配策するときの形状や場所に制約が生じてしまう。例えば、このような同軸ケーブルを曲げて配策した場合には、曲がりにくい内部導体もしくはテープ部材によってそれらと密着している絶縁体が圧迫される等して、高周波信号の伝送特性が低下してしまう可能性があった。また、曲げによりテープ部材が折れて皺や割れが発生してしまい、高周波信号の伝送特性が低下してしまうおそれもある。そのため、長距離伝送における良好な高周波信号の伝送特性(減衰特性)と柔軟性(可とう性)とを両立した高周波信号伝送用ケーブルが望まれる。
そこで、本発明は、高周波信号を長距離伝送した際に減衰しにくく、長距離を引き回す際に曲げて配策しても高周波信号の伝送特性が低下しにくい高周波信号伝送用ケーブルを提供することを目的とする。
本発明は、上記課題を解決することを目的として、少なくとも、導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁体と、前記絶縁体の周囲を覆うめっき層と、前記めっき層の周囲を覆うシースと、を備える高周波信号伝送用ケーブルにおいて、前記絶縁体と前記めっき層との間に、前記絶縁体と接触した状態で設けられ、且つその外面に前記めっき層が設けられるクラック抑制層を有し、前記クラック抑制層の厚さが、0.10mm以上0.20mm以下であり、前記クラック抑制層は、前記絶縁体の曲げに対してケーブル長手方向に相対移動しながら曲がることにより、前記めっき層に対するクラックを抑制する、高周波信号伝送用ケーブルを提供する。
本発明によれば、高周波信号を長距離伝送した際に減衰しにくく、長距離を引き回す際に曲げて配策しても高周波信号の伝送特性が低下しにくい高周波信号伝送用ケーブルを提供できる。
本発明の一実施の形態に係る高周波信号伝送用ケーブルのケーブル長手方向に垂直な断面を示す断面図である。 絶縁体に対してクラック抑制層が相対移動することによる効果を説明する図である。
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図1は、本実施の形態に係る高周波信号伝送用ケーブルのケーブル長手方向に垂直な断面を示す断面図である。図1に示すように、高周波信号伝送用ケーブル1は、ケーブル中心に配置される導体としての内部導体2と、内部導体2の周囲を覆う絶縁体3と、絶縁体3の周囲を覆うめっき層4と、めっき層4の周囲を覆う金属シールド層5と、金属シールド層5の周囲を覆うシース6と、を備えている。つまり、本実施の形態に係る高周波信号伝送用ケーブル1は、内部導体2と絶縁体3と外部導体8(めっき層4及び金属シールド層5)とシース6とを備える同軸ケーブルである。なお、めっき層4とシース6との間に金属シールド層5が配置されていない構造であってもよい。ただし、伝送特性の向上のために、めっき層4とシース6との間に金属シールド層5が配置されていることがより望ましい。高周波信号伝送用ケーブル1は、例えば、工場等でロボットと制御機器とを接続する固定部用ケーブルとして用いられるものであり、その長さは例えば25m〜100m程度である。なお、「覆う」とは、他の層を介して配置される場合も含む。例えば、内部導体2と絶縁体3との間、絶縁体3と外部導体8との間、あるいは外部導体8とシース6との間に、他の層が配置されていてもよい場合を含む。
(内部導体2)
本実施の形態に係る高周波信号伝送用ケーブル1では、内部導体2は、複数の素線2aを撚り合わせ、かつ、ケーブル長手方向に垂直な断面形状が円形状等の所定形状となるように圧縮加工された圧縮撚線導体からなる。本実施の形態では、7本の素線2aを同心撚りした撚線導体を、当該撚線導体よりも小径でかつ円形状の出口を有するダイスに通して圧縮することで、図1に示すような断面形状が円形状の内部導体2を形成した。中心に配置される素線2aは、断面視で略六角形状となっており、周囲に配置される6本の素線2aは、断面視で略扇形状となっている。また、隣り合う素線2a同士は、各々の素線2aの間に隙間が生じないように接触(面接触)しているとよい。さらに、圧縮撚線導体の外面は、ケーブル周方向およびケーブル長手方向に平滑な面であるとよい。なお、図1に示す本実施の形態に係る高周波信号伝送用ケーブル1では、断面形状が円形状からなる圧縮撚線導体で内部導体2を構成する例で示したが、断面形状が円形状以外の形状(例えば、四角形状等の多角形状)に圧縮加工された圧縮撚線導体で内部導体2を構成してもよい。内部導体2は、断面形状が円形状からなる圧縮撚線導体であることにより、高周波信号伝送用ケーブル1をいずれの方向にも曲げやすくすることができるため、曲げて配策しやすい。
圧縮加工されていない通常の撚線導体は、単線導体よりも柔軟性を有し曲げやすいものの、素線間に隙間が多いため、素線同士が点接触でしている。そのため、一般に、通常の撚線導体は、同じ外径の単線導体に比べて導体抵抗が高く、導電率は低くなる。本実施の形態のように、内部導体2として圧縮撚線導体を用いることで、素線2a同士が密着して(面接触して)素線2a間の隙間が無くなる。そのため、圧縮撚線導体を用いた内部導体2は、同じ外径の通常の撚線導体に比べて導体抵抗を低くすることができる。その結果、圧縮撚線導体を用いた内部導体2は、導電率が向上し良好な減衰特性が得られる。これに加えて、圧縮撚線導体を用いた内部導体2は、撚線導体の曲げやすさも維持できるため、単線導体と比較して曲げたときに断線しにくい。なお、内部導体2として圧縮撚線導体を用いることが好ましいが、通常の撚線導体や単線導体が上述した圧縮撚線導体と同様の作用および効果が得られる場合であれば、通常の撚線導体や単線導体を内部導体2として適用してもよい。
良好な減衰特性を得るため、内部導体2として用いる圧縮撚線導体の導電率は、99%IACS以上とすることが望ましい。本実施の形態では、高い導電率を実現するため、内部導体2の素線2aとして、めっきを施していない純銅からなる軟銅線を用いた。ただし、導電率99%IACS以上のめっきであれば施してもよく、例えば銀めっきを施した軟銅線を素線2aとして用いてもよい。また、ダイスを通して圧縮することにより素線2aに歪みが付与され導電率が低下してしまうが、この後、加熱処理(アニール処理)を行うことで、歪みを除去して99%IACS以上の導電率を実現することができる。
(絶縁体3)
絶縁体3としては、高周波信号の伝送特性を向上させる(より詳細には、例えば、10MHz〜6GHzの帯域の高周波信号を長距離伝送した際に減衰しにくくする)ために、なるべく誘電率が低いものを用いることが望ましい。本実施の形態では、絶縁体3として、内部導体2の周囲を覆う発泡樹脂を用いた。絶縁体3は、内部導体2の外面の全周囲に接するように設けるとよい。
絶縁体3としては、例えば、照射架橋の発泡ポリエチレンからなるものを用いることができる。絶縁体3における発泡度は、40〜70とすればよい。絶縁体3の発泡度が40以上であると、誘電率を小さくすることができるため、高周波信号の伝送特性が良好となる。また、絶縁体3の発泡度が70以下であると、絶縁体3が柔らかくなりすぎるのを防止することができるため、曲げたときなどに高周波信号伝送用ケーブル1に生じる外力により潰れにくくなり、高周波信号の伝送特性が良好となる。
なお、絶縁体3として、発泡樹脂からなる発泡層と、発泡層の周囲を覆う非発泡樹脂からなる非発泡層と、を有するものを用いてもよい。非発泡層を有することにより、高周波信号伝送用ケーブル1を曲げたときなどに、発泡層が潰れてしまうことを防止することができ、高周波信号の伝送特性が劣化するのをより抑制することができる。
(金属シールド層5)
絶縁体3の周囲には、クラック抑制層7とめっき層4とが順次設けられ、めっき層4の周囲に、金属シールド層5が設けられている。クラック抑制層7とめっき層4については後述する。高周波信号伝送用ケーブル1では、めっき層4と金属シールド層5とが、外部導体8の役割を果たしている。
金属シールド層5は、めっき層4(後述する)と共に外部導体を構成するものであり、金属素線を編組あるいは横巻きして構成される。本実施の形態では、金属シールド層5を、金属素線を編組した編組シールドにより構成した。金属素線としては、例えば、銅又は銅合金からなる軟銅線、硬銅線がある。また、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属素線であってもよい。金属素線は、その外面にめっきが施されていてもよい。
また、本実施の形態では、金属シールド層5は、めっき層4の周囲にめっき層4の外面に接触するように設けられる第1編組シールド5aと、第1編組シールド5aの周囲に、第1編組シールド5aの外面に接触するように設けられる第2編組シールド5bと、を有している。第1編組シールド5aと第2編組シールド5bの形成は、同一の製造ラインで連続して行ってもよく、又は別々の製造ライン上で行ってもよい。
外側に設けられる第2編組シールド5bは、主に外部からのノイズを遮蔽するためのものである。高周波信号伝送用ケーブル1は、例えば工場等で用いられるものであり、ロボットや制御機器等を駆動させるモータのオンオフによる低周波ノイズ等のエネルギーの大きいノイズの影響を受ける。そのため、第2編組シールド5bでは、第1編組シールド5aに用いる金属素線よりも外径の大きい金属素線を用い、導体抵抗を低くすることが望ましい。
これに対して、内側に設けられる第1編組シールド5aは、主に内部の信号が外部へと放射されることを抑制するためのものである。高周波信号伝送用ケーブル1は、例えば10MHz〜6GHzの高周波信号を伝送するため、編組シールドの網目(素線間の隙間)が大きいと、信号が外部へと放射されやすくなる。また、第1編組シールド5aに用いる金属素線の外径を第2編組シールド5bに用いる金属素線よりも大きくすると、高周波信号伝送用ケーブル1が曲げにくくなってしまうおそれがある。そのため、第1編組シールド5aでは、外径の小さい金属素線を用い、網目を小さくすることが望ましい。すなわち、第2編組シールド5bに用いる金属素線の外径は、第1編組シールド5aに用いる金属素線の外径よりも大きいとよい。
より具体的には、第1編組シールド5aに用いる金属素線の外径は、曲げやすさと網目の細かさを実現するため、0.08mm以上0.14mm以下であるとよい。また、第2編組シールド5bに用いる金属素線の外径は、曲げやすさと小さい導体抵抗とを実現するため、0.10mm以上0.16mm以下であるとよい。また、第1編組シールド5aと第2編組シールド5bのそれぞれの機能を明確とするために、第1編組シールド5aに用いる金属素線の外径は、第2編組シールド5bに用いる金属素線の外径の90%以下にするとよい。
(シース6)
シース6は、PVC(ポリ塩化ビニル)、ウレタン、あるいはポリオレフィン等の絶縁性の樹脂組成物から構成される。シース6は、押出成形により形成されるが、充実成形を行うと、シース6を構成する樹脂が金属シールド層5の素線間に入り込んでしまい、高周波信号伝送用ケーブル1が硬く曲げにくくなってしまうおそれがある。そこで、本実施の形態では、シース6をチューブ押出により成形した。これにより、シース6を構成する樹脂が金属シールド層5の素線間に入り込むことが抑制され、シース6と金属シールド層5とが分離される。つまり、本実施の形態では、シース6と金属シールド層5とが接着されておらず、シース6内で金属シールド層5が比較的自由に動けるようになっている。これにより、高周波信号伝送用ケーブル1がより曲げやすくなる。
(めっき層4及びクラック抑制層7)
絶縁体3の周囲には、絶縁体3の外面との間に隙間が生じない状態で接触して設けられていると共に、高周波信号伝送用ケーブル1を曲げたときに、絶縁体3の外面との間に隙間がなく接触した状態(絶縁体との接触状態)で絶縁体3の曲げに対してケーブル長手方向に相対移動しながら曲ることが可能にクラック抑制層7が設けられ、そのクラック抑制層7の外面にめっき層4が設けられている。なお、クラック抑制層7が絶縁体3の外面との間に隙間なく接触していることは、例えば、光学顕微鏡あるいは電子顕微鏡を用いて観察することができる。
クラック抑制層7は、めっき層4の下地となる層であり、高周波信号伝送用ケーブル1を曲げたときに、当該高周波信号伝送用ケーブル1の曲げに追従して絶縁体3が曲がることに起因してめっき層4にクラックが生じるのを抑制する層である。すなわち、クラック抑制層7は、絶縁体3の曲げに対してケーブル長手方向に相対移動しながら曲がることにより、めっき層4に対するクラックを抑制する層である。なお、ここでいう「クラック」とは、めっき層4の外面からめっき層4の内面(絶縁体3と接触する面)までの範囲で生じるめっき層4の亀裂である。また、ここでいう「めっき層4に対するクラックを抑制する」とは、本実施の形態のクラック抑制層7を設けない場合に比べて、めっき層4に対してクラックを生じにくくすることである。
クラック抑制層7は、絶縁体3とめっき層4との間に設けられ、絶縁体3の外面に隙間なく接触しつつも、高周波信号伝送用ケーブル1を曲げたときに、絶縁体3に対して隙間なく接触した状態を維持しながらケーブル長手方向に相対移動できる(絶縁体3に対してケーブル長手方向にスライドできる)ように設けられている。クラック抑制層7は、絶縁体3に対して接合されておらず、絶縁体3からはく離可能な状態で設けられている。また、クラック抑制層7は、筒状の状態で絶縁体3を被覆している。
クラック抑制層7は、例えば、絶縁体3の周囲に樹脂をチューブ押出することで形成される。クラック抑制層7を形成する際の熱で絶縁体3の外面が溶融してしまうと、絶縁体3とクラック抑制層7とが接触する界面において、絶縁体3とクラック抑制層7とが接合されてしまうため、クラック抑制層7に用いる樹脂としては、絶縁体3に用いる樹脂よりも融点が低いものを用いるとよい。クラック抑制層7は、絶縁体3に用いる樹脂よりも融点が低い樹脂を、絶縁体3の外面が溶融しない温度でチューブ押出することで形成される。なお、クラック抑制層7は、複数の層で構成されていてもよい。
本実施の形態では、クラック抑制層7として、非架橋のポリエチレンを用いた。ポリエチレンは照射架橋することにより融点が20℃程度上昇する。そのため、例えば、絶縁体3を構成する樹脂として照射架橋したポリエチレンを用い、クラック抑制層7を構成する樹脂として非架橋のポリエチレンを用いることで、絶縁体3の外面に隙間なく接触しつつも、絶縁体3の曲げに対してケーブル長手方向に相対移動しながら曲がることが可能なクラック抑制層7を容易に形成することができる。なお、絶縁体3やクラック抑制層7に用いる樹脂はこれに限定されない。
クラック抑制層7の厚さは、絶縁体3の厚さよりも薄くされる。より具体的には、クラック抑制層7の厚さは、0.10mm以上0.20mm以下であるとよい。クラック抑制層7の厚さが0.10mm以上であると、クラック抑制層7の機械的強度が大きくなるため、曲げによるクラック抑制層7の破断を抑制し易くなる。また、クラック抑制層7の厚さが0.20mm以下であると、高周波信号伝送用ケーブル1を曲げた際等にめっき層4にかかる応力(クラック抑制層7が高周波信号伝送用ケーブル1の曲げに追従して曲がることによりめっき層4にかかる応力)が小さくなるため、めっき層4にクラックが入ってしまうことを抑制し易くなる。
めっき層4の形成に先立ち、クラック抑制層7の外面には、所定の処理が施されるとよい。具体的には、クラック抑制層7の外面にドライアイス、金属粒子、カーボン粒子、酸化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子等から成る粉体を吹き付けるブラスト処理を行い、クラック抑制層7の外面を所定の粗さに粗面化し、さらにコロナ放電暴露処理などで改質処理を行う。その後、無電解めっきを施すことにより、クラック抑制層7の全周囲を覆うようにめっき層4が形成される。これにより、クラック抑制層7の外面にめっき層4を形成した際に、めっき層4が強固にクラック抑制層7の外面の全周囲にわたって密着し、高周波信号伝送用ケーブル1を曲げた際などに、絶縁層3の曲げに対してクラック抑制層7とめっき層4とが一体となって相対移動しながら曲がるようになる。これにより、めっき層4に対するクラックを抑制する効果を高めることができる。なお、無電解めっきを施した後、さらに電解めっきを施すことによって、めっき層4を形成してもよい。
めっき層4は、金属シールド層5と共に外部導体を構成するものである。上述のように、金属シールド層5では、金属素線を編組あるいは横巻きすることにより構成されるが、金属シールド層5のみでは、内部の信号が金属素線間の隙間から外部へと放射されてしまい、減衰量が大きくなるおそれがある。めっき層4を備えることにより、金属シールド層5の金属素線間の隙間が埋められることになり、減衰量がより低減される。なお、めっき層4と金属シールド層5とは接触しており、電気的に接続されている。
めっき層4としては、導電率99%以上(99%IACS以上)の金属からなるものを用いるとよく、例えば、銅や銀からなる金属を用いることができる。
めっき層4の厚さは、2μm以上5μm以下であるとよい。めっき層4の厚さが2μm以上であると、曲げが加わったときなどに金属シールド層5とめっき層4が接触しても、めっき層4にクラックが生じにくい。また、めっき層4の厚さが5μm以下であると、めっき層4が硬くなることによって高周波信号伝送用ケーブル1が曲がりにくくなることを防止できる。
図2に示すように、クラック抑制層7が絶縁体3の曲げに対して相対移動しながら曲がることが可能となっている。そのため、高周波信号伝送用ケーブル1では、めっき層4に対するクラックの発生を抑制することができる。これにより、高周波信号伝送用ケーブル1を曲げた際に、絶縁体3がケーブル長手方向へ伸ばされながら曲がることに対して、クラック抑制層7が絶縁体3のケーブル長手方向への伸びに追従せずに曲がることができるため、めっき層4のケーブル長手方向への伸びが抑制される。これに対して、クラック抑制層7が絶縁体3の曲げに対して相対移動しながら曲がりにくい場合には、高周波信号伝送用ケーブル1を曲げた際に、絶縁体3の外面に沿ってめっき層4が絶縁体3のケーブル長手方向の伸びに追従するように引き伸ばされるため、めっき層4に大きな負荷がかかり、クラック9が発生し易くなる。
めっき層4にクラック9が発生すると、めっき層4の下地(クラック抑制層7や絶縁体3)にも共にクラック9が発生する共割れと呼ばれる現象が発生する場合がある。そのため、絶縁体3の外面に直接めっき層4を形成した場合、曲げなどによりめっき層4にクラック9が生じると、めっき層4と絶縁体3とが共割れを起こし、絶縁不良等の不具合が生じるおそれがある。本実施の形態では、絶縁体3とは別の部材であるクラック抑制層7を介してめっき層4を形成しており、かつ、クラック抑制層7が絶縁体3の曲げに対して相対移動しながら曲がるため、めっき層4にクラック9が発生しにくい。また、めっき層4にクラック9が入ってしまった場合であっても、絶縁体3に共割れが生じるおそれがなく、絶縁不良等の不具合を抑制することが可能である。
さらに、樹脂からなるクラック抑制層7にめっき層4を形成しているため、高周波信号伝送用ケーブル1を配策レイアウトに応じて適宜曲げた場合であっても、クラック抑制層7が絶縁体3の外面と隙間なく接触した状態を維持しながら、絶縁体3に対してスライドできるため、内部導体2とめっき層4間の距離を略一定に保つことが可能になる。例えば、めっき層4及びクラック抑制層7に替えて、樹脂層の一方の面に金属層を形成した金属テープを縦添え巻きした場合、曲げにより金属テープに皺や折れが発生し、絶縁体と金属テープ間に隙間が生じる等して、特性インピーダンスが局所的に変化してしまい、特性インピーダンスの不整合によるリターンロスが大きくなってしまう場合がある。これに対して、本実施の形態に係る高周波信号伝送用ケーブル1では、曲げに応じてクラック抑制層7が柔軟に変形するために、内部導体2とめっき層4間の距離を略一定に保ち、高周波信号伝送用ケーブル1のケーブル長手方向において特性インピーダンスを略一定に保つことが可能になり、リターンロスを抑制して良好な減衰特性を得ることが可能になる。
表1は、本実施の形態に係る高周波信号伝送用ケーブル1(実施例)と、実施例の圧縮撚線導体からなる内部導体2に替えて通常の撚線導体とし、さらにめっき層4及びクラック抑制層7に替えて金属テープを螺旋状に巻き回した比較例において、0.625GHz、1.25GHz、6GHzの信号をそれぞれ伝送した際の単位長あたりの減衰量を測定した結果である。
実施例では、7本の素線を撚り合わせた横断面が円形状の圧縮撚線導体からなる内部導体(外径:1.00mm)2の周囲に、照射架橋発泡ポリエチレンからなる絶縁体3を設け、次いで絶縁体3の周囲に、ポリエチレンからなる樹脂を絶縁体3の外面が溶融しない温度でチューブ押出することにより、絶縁体3の外面と接触した状態で絶縁体3の曲げに対してケーブル長手方向に相対移動しながら曲がることが可能なクラック抑制層(厚さ:0.10mm)7を設けた。そして、クラック抑制層7の外面に上述した所定の処理を施したあと、無電界めっきにより、クラック抑制層7の外面の全周囲を覆うように銅からなるめっき層(厚さ:2μm)4を設けた。このめっき層4の外面に接触するように、すずめっき軟銅線(外径:0.10mm)を編組密度90%以上で編組して第1編組シールド5aを設け、さらに第1編組シールド5aの外面に接触するように、すずめっき軟銅線(外径:0.12mm)を編組密度90%以上で編組して第2編組シールド5bを設けることにより、金属シールド層5とした。この金属シールド層5の周囲に、PVCからなる樹脂組成物によってシース(厚さ:0.90mm)6を設けることにより、実施例の高周波信号伝送用ケーブル1とした。
なお、実施例、比較例とも、特性インピーダンスは75Ωとした。また、実施例の高周波信号伝送用ケーブル1の外径は7.65mmであり、比較例の高周波信号伝送用ケーブルの外径は7.68mmであった。また、実施例の高周波信号伝送用ケーブル1では、内部導体2に圧縮撚線導体を用い、比較例の高周波信号伝送用ケーブルでは、内部導体2に通常の撚線導体を用いた。これらの高周波信号伝送用ケーブルを、ケーブル外径の約12倍の大きさの内径で曲げた状態で、ネットワークアナライザーを用いて減衰量を測定した。また、特性インピーダンスは、TDR測定器を用いて測定した。
Figure 0006880471
表1に示すように、実施例の高周波信号伝送用ケーブル1では、比較例の高周波信号伝送用ケーブルと比較して、何れの周波数においても減衰量が小さくなっており、良好な減衰特性が得られていることが確認できた。これは、絶縁体3とめっき層4との間に設けられたクラック抑制層7が絶縁体3の曲げに対してケーブル長手方向に相対移動しながら曲がることにより、めっき層4に対するクラックを抑制し、かつ、内部導体2とめっき層4との距離を略一定に保つことができたため、特性インピーダンスが均一化できた結果であると考えられる。さらに、内部導体2を圧縮撚線導体とすることによる導電率が良好な減衰特性に寄与したと考えられる。特に、1.25GHz以上6GHz以下の高い帯域において、実施例の高周波信号伝送用ケーブル1では、比較例に対して非常に小さい減衰量となっており、実施例の高周波信号伝送用ケーブルは、曲げた状態で高周波信号での伝送特性(減衰特性)に優れていることが確認できた。
ところで、高周波信号伝送用ケーブル1の端部には、例えばコネクタが取り付けられる。この際、高周波信号伝送用ケーブル1の端部に端末処理を施し、めっき層4と絶縁体3と内部導体2とを階段状に露出させる。本実施の形態では、クラック抑制層7と絶縁体3とが接着や接合がなされていないため、めっき層4及びクラック抑制層7を絶縁体3の外面から剥ぎ取り易く、端末処理を容易に行うことができる。
また、端末処理により露出させためっき層4と内部導体2とを、コネクタ内の基板にはんだ等によりそれぞれ接続する。めっき層4をはんだ等により接続する際には、めっき層4に熱を加える。この際、例えば絶縁体3の外面に直接めっき層4を形成している場合、熱により絶縁体3が膨張し、めっき層4が絶縁体3の膨張に追従して引き伸ばされてしまうため、めっき層4にクラックが発生してしまう場合がある。本実施の形態では、めっき層4に熱を加えた際に絶縁体3が膨張しても、この膨張に対してクラック抑制層7が追従せず、絶縁体3との間でスライドするように作用するため、絶縁体3の熱膨張によりめっき層4にクラックが発生しにくいというメリットもある。
(実施の形態の作用及び効果)
以上説明したように、本実施の形態に係る高周波信号伝送用ケーブル1では、絶縁体3とめっき層4との間に、絶縁体3と接触して設けられた状態で絶縁体3の曲げに対してケーブル長手方向に相対移動しながら曲がることが可能なクラック抑制層7を有している。
これにより、高周波信号伝送用ケーブル1を曲げて配策した場合であっても、絶縁体3の曲げに応じて絶縁体3がケーブル長手方向に引き伸ばされるときに、めっき層4が絶縁体3の伸びに追従せず、絶縁体3との間でスライドするように変形する(曲がる)ため、めっき層4に対するクラックの発生を抑制し、かつ、内部導体2とめっき層4との距離を一定に保つことが可能になる。その結果、高周波信号伝送用ケーブル1では、高周波(例えば10MHz〜6GHzの帯域)の信号を長距離伝送しても減衰しにくい良好な伝送特性(減衰特性)を有することを実現できる。
また、クラック抑制層7が絶縁体3に対してケーブル長手方向に相対移動可能となっているため、高周波信号伝送用ケーブル1が曲げやすくなり、長距離を引き回す際に曲げて配策しても高周波信号の伝送特性が低下しにくい高周波信号伝送用ケーブル1を実現できる。
(実施の形態のまとめ)
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
[1]少なくとも、導体(2)と、前記導体(2)の周囲を覆う絶縁体(3)と、前記絶縁体(3)の周囲を覆うめっき層(4)と、前記めっき層(4)の周囲を覆うシース(6)と、を備える高周波信号伝送用ケーブル(1)において、前記絶縁体(3)と前記めっき層(4)との間に、前記絶縁体(2)と接触した状態で設けられ、且つその外面に前記めっき層(4)が設けられるクラック抑制層(7)を有し、前記クラック抑制層(7)は、前記絶縁体(3)の曲げに対してケーブル長手方向に相対移動しながら曲がることにより、前記めっき層(4)に対するクラックを抑制する、高周波信号伝送用ケーブル。
[2]前記クラック抑制層(7)の厚さは、前記絶縁体(3)の厚さよりも薄い、[1]に記載の高周波信号伝送用ケーブル(1)。
[3]前記クラック抑制層(7)の厚さが、0.10mm以上0.20mm以下である、[1]または[2]に記載の高周波信号伝送用ケーブル(1)。
[4]前記めっき層(4)は、導電率99%以上の金属からなる、[1]乃至[3]の何れか1項に記載の高周波信号伝送用ケーブル(1)。
[5]前記めっき層(4)の厚さが、2μm以上5μm以下である、[1]乃至[4]の何れか1項に記載の高周波信号伝送用ケーブル(1)。
[6]前記導体(2)は、複数の素線(2a)を撚り合わせ、かつ、ケーブル長手方向に垂直な断面形状が所定形状となるように圧縮加工された圧縮撚線導体からなる、[1]乃至[5]の何れか1項に記載の高周波信号伝送用ケーブル(1)。
[7]前記クラック抑制層(7)に用いる樹脂の融点が、前記絶縁体(3)に用いる樹脂の融点よりも低い、[1]乃至[6]の何れか1項に記載の高周波信号伝送用ケーブル(1)。
[8]前記絶縁体(3)が照射架橋のポリエチレンからなり、前記クラック抑制層(7)が非架橋のポリエチレンからなる、[1]乃至[7]の何れか1項に記載の高周波信号伝送用ケーブル(1)。
[9]前記めっき層(4)の周囲を覆う金属シールド層(5)をさらに有する、[1]乃至[8]の何れか1項に記載の高周波信号伝送用ケーブル。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、絶縁体3として発泡樹脂を用いたが、これに限らず、絶縁体3として非発泡の樹脂を用いてもよい。
1…高周波信号伝送用ケーブル
2…内部導体(導体)
2a…素線
3…絶縁体
4…めっき層
5…金属シールド層
6…シース
7…クラック抑制層

Claims (3)

  1. 少なくとも、導体と、前記導体の周囲を覆う絶縁体と、前記絶縁体の周囲を覆うめっき層と、前記めっき層の周囲を覆うシースと、を備える高周波信号伝送用ケーブルにおいて、
    前記絶縁体と前記めっき層との間に、前記絶縁体と接触した状態で設けられ、且つその外面に前記めっき層が設けられるクラック抑制層を有し、
    前記クラック抑制層の厚さが、0.10mm以上0.20mm以下であり、
    前記クラック抑制層に用いる樹脂の融点が、前記絶縁体に用いる樹脂の融点よりも低く、
    前記クラック抑制層は、前記絶縁体の曲げに対してケーブル長手方向に相対移動しながら曲がることにより、前記めっき層に対するクラックを抑制する、
    高周波信号伝送用ケーブル。
  2. 前記導体は、複数の素線を撚り合わせ、かつ、ケーブル長手方向に垂直な断面形状が所定形状となるように圧縮加工された圧縮撚線導体からなる、
    請求項1に記載の高周波信号伝送用ケーブル。
  3. 前記めっき層の周囲を覆う金属シールド層をさらに有する、
    請求項1または2に記載の高周波信号伝送用ケーブル。
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